FLG 0253 Climatologia I

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1 FLG 0253 Climatologia I Disciplina Ministrada pelo Prof. Ricardo Hidrometeoros As Nuvens 1 Introdução As nuvens são constituídas por gotículas de água ou de pequenos cristais de gelo. Certas nuvens podem conter gotas de água congelada ou pedaços maiores de gelo. O surgimento das nuvens é resultado da condensação ou sublimação do vapor d água incluso nas parcelas de ar da atmosfera. Para chegar ao estado de líquido ou sólido, serão levados em conta as diversas formações de nuvens e seus processos físicos. A altura mínima da base, por definição, é de 30m ou 100 pés. São consideradas excelentes indicadoras das condições do tempo, auxiliam na elaboração de um bom prognóstico de curto prazo (chegada de Frentes Frias, proximidade de trovoadas etc.). Além disto, elas indicam predominâncias climatológicas de certas regiões (tendência de formação, ausência, excepcionais para análises de longa duração). Em geral, suas formas e alturas indicam as condições da atmosfera. 2 Classificação Geral de Nuvens As nuvens foram classificadas efetivamente por Luke Howard, meteorologista amador inglês, ainda no século XIX. Ele criou um diagrama lógico, onde os nomes estão em Latim (assim como existem espécies em biologia, a idéia foi a mesma para classificar as nuvens). Esta classificação é distribuída por um diagrama lógico de formação que pouco foi mudado até os dias de hoje. A divisão ocorre segundo seus aspectos e estruturas físicas, sua altura e gêneros. Quanto ao aspecto físico, elas são divididas em dois grupos: Estratiformes: Cumuliformes: Aspecto no qual a nuvem tem grande desenvolvimento horizontal, com pouco vertical, dando ao céu uma aparência de divisão em camadas; Aspecto no qual a nuvem tem grande desenvolvimento vertical, com pouco horizontal. A nebulosidade apresenta aglomerações ou protuberâncias.

2 Quanto à sua estrutura física, a divisão caracteriza a sua constituição: Líquidas: Sólidas: Mistas: São as nuvens constituídas por gotículas de água, por condensação em baixas alturas, com temperaturas positivas; São as nuvens constituídas por cristais de gelo, por sublimação em alturas elevadas, abaixo da linha de 0ºC, onde as temperaturas são negativas; São nuvens constituídas por gotículas de água e cristais de gelo, por condensação e sublimação, em alturas médias, na interface da linha de 0ºC. Deve-se lembrar que as nuvens de grande desenvolvimento vertical são consideradas mistas, pois atravessam tanto a parte de temperaturas positivas, onde se formam gotículas de água, como as altas alturas de temperaturas negativas, onde estão os cristais de gelo. Quanto à sua altura, as nuvens são divididas pelo estágio de formação em relação a altura média de suas bases. Estão divididas da seguinte maneira: Altas: Médias: Baixas: Formam-se acima dos metros de altura nas regiões polares, acima dos metros nas regiões temperadas e acima dos metros nas regiões tropicais; Formam-se suas bases a partir de metros podendo ser encontrados topos até uma altura de metros sobre latitudes polares, metros sobre as latitudes médias e metros sobre as latitudes tropicais; Formam-se entre 30 metros e metros de altura em qualquer latitude. As variações em altitude para cada estágio são dadas devido à altitude da atmosfera ser variável, conforme a região do planeta: mais quente no equador, mais alta e precisamente ao contrário nas regiões polares. Quanto ao gênero, de acordo com o Atlas Internacional de Nuvens há dez gêneros de nuvens distribuídos em quatro estágios de formação: estágios baixo, médio, alto e de desenvolvimento vertical. Este último é reservado a nuvem Cumulonimbus, considerada nuvem-mãe, pois possui praticamente todas as outras e atinge todos os níveis.

3 Estágio Alto: As nuvens deste estágio possuem três gêneros diferentes e são delgadas, formadas pela sublimação do vapor d água: Cirrus: Possuem aspecto de filamentos ou ganchos devido aos fortes ventos que as acompanham. Estão quase sempre associadas às correntes de jato e são nuvens que geralmente precedem as entradas de frentes frias ou quentes; Cirrostratus: Aparentam um véu de nuvens esbranquiçadas e transparentes que formam em torno do Sol ou da Lua um arco colorido denominado Halo. Vê-se nitidamente o contorno solar ou lunar; Cirrocumulus: Apresentam-se em forma de grânulos ou rugas, dispostas mais ou menos regularmente e são indicadoras de ar turbulento nos níveis em que se formam. Estágio Médio: Estágio Baixo: As nuvens do estágio médio possuem dois gêneros diferentes e são constituídas por gotículas d'água e cristais de gelo: Altostratus: Apresentam-se em camadas acinzentadas ou azuladas suficientemente espessas para ofuscar ou impedir a passagem de luz. Essas nuvens podem dar origem a precipitação leve e intermitente. Diferem das Cirrostratus visualmente por não permitirem ver nitidamente o contorno solar ou lunar; Altocumulus: elas: Nimbostratus: Stratus: Aparentam bancos ou lençóis de nuvens brancas ou cinzentas que se apresentam em forma de lâminas ou rolos que raramente dão origem a precipitação, mas, se essa ocorrer, será muito gelada. Associam-se ao ar turbulento. Dão aspecto pedrento ao céu. As nuvens do estágio baixo possuem cinco gêneros diferentes e são constituídas por gotículas de água. Porém, em muitos aspectos, a nuvem Nimbostratus também pode ser considerada nuvem média e as nuvens Cumulus e Cumulonimbus, como de desenvolvimento vertical. Aqui estamos levando em conta as alturas das bases, são Apresentam-se em camadas de nuvens cinza escuras que ocultam completamente o Sol e que dão origem a precipitação de chuva ou neve de caráter contínuo, de intensidade leve ou moderada. Geralmente apresentam base oculta por outras nuvens baixas ou médias. Podem ser consideradas nuvens médias também; Camada de nuvens esgarçadas e de pequena espessura que podem prejudicar a visibilidade em função de sua baixa altura. Podem dar origem a chuviscos ou garoas;

4 Stratocumulus: Cumulus: São nuvens de transição entre Stratus e Cumulus que se apresentam com altura e espessura variáveis. Quando vistas de perfil, assemelham-se à um colchão branco, com base nivelada e topo achatado; Na fase inicial, são somente classificadas como baixas por serem muito pequenas, também chamadas de Cumulus de bom tempo ou Cumulus humilis. Veja: Desenvolvimento Vertical Cumulus ; Cumulonimbus: São enormes formações de nuvens que produzem ventos de rajadas, trovoadas e forte precipitação sob a forma de pancadas de chuva forte, com ou sem granizo. Na parte baixa, é escura e densa, podendo ser denominada como Nimbostratus, associado à base do Cb. Desenvolvimento Vertical: Cumulus: As duas nuvens que possuem grande profundidade na atmosfera, partindo de bases baixas e atingindo topos de grande altura: Após a fase humilis, com o tempo, vão se amontoando, tornando-se isoladas e densas, passando para a fase mediocris, depois congestus, com desenvolvimento em forma de torres, apresentando protuberâncias e contornos bem definidos, semelhantes à uma couve-flor. São chamadas de Tower Cumulus TCU em Meteorologia Aeronáutica. Essas nuvens possuem base sombria e horizontal. São nuvens que se desenvolvem em ar instável, por isso, denunciam a presença de turbulência em altitude e dão origem a precipitação em forma de pancadas. No estágio final, tornamse o Cb; Cumulonimbus: Nuvem-mãe, que é a fase final do Cumulus. Parte de uma base que pode ser muito baixa até a tropopausa. Única nuvem que possui relâmpagos e trovões. Forma todas as outras nuvens em sua complexa estrutura. Deve ser evitada a todo custo pela aviação. *Veja todos os gêneros de nuvens no Atlas de Nuvens, no final deste texto. Na figura a seguir, pode-se notar a distribuição dos gêneros, conforme se qualificam como estratificadas, acumuladas e por altura. Note que apenas o Cirrus ocupa um grupo isolado.

5 Cirriforme Stratiforme Cumuliforme Alta Média Baixa 3 Registro de Nuvens As nuvens cobrem o céu e são relatadas pelos gêneros e oitavos de coberturas, normalmente, nas cartas sinópticas, a saber: Oitavos Designativo Significado Pictórico Correspondente 0/8 SKC Sky Clear Céu Claro 1 e 2/8 FEW Few Pouco 3 e 4/8 SCT Scattered Esparço 5 a 7/8 BKN Broken Nublado 8/8 OVC Overcast Encoberto

6 4 Processos de Formação Uma descrição sumária será abordada aqui para indicar os principais processos de formação, pois as nuvens podem se formar por outros, não tão comuns: Convecção: Ascensão Orográfica: Ascensão Dinâmica: O ar, por estar sob aquecimento intenso pela superfície que recebe a radiação solar, inicia um processo de ascensão local. Tal processo é chamado de convecção e envolve o transporte de energia térmica da superfície para os níveis mais altos. Quando se desloca, o ar leva consigo a umidade. Ao atingir um nível* de resfriamento, o vapor em seu conteúdo condensa, formando gotículas que constituirão as nuvens. Quanto mais intensa for a conveção, maior serão as nuvens, desde que se disponibilize umidade; O ar, ao se deslocar, encontra uma formação de cadeias de montanhas (serra) ou simplesmente uma elevação isolada (monte). Se a elevação for suficiente para que haja a condensação do vapor em forma de gotículas, teremos nuvens. Normalmente, o lado de formação é úmido, chuvoso, com mata abundante enquanto que o lado oposto é mais seco. Estes fatores bioclimáticos dependem de outros parâmetros como vento, quantidade de umidade disponível, altitude da elevação etc.; Confronto de duas massas de ar com características diferentes (relativas ao processo frontal). Ar quente deslocando-se em direção ao ar frio: Pouca força para empurrá-lo. A maior parte do movimento é ascendente e forma nuvens, pois o ar quente sobe a cunha de ar frio; Ar frio deslocando-se em direção ao ar quente: Muita força para empurrá-lo. A cunha de ar frio penetra por baixo do ar quente e força-o para cima com mais energia. As nuvens normalmente têm maior desenvolvimento vertical. *NCL ou NCC Nível de Condensação por Levantamento ou Nível de Condensação Convectivo.

7 5 Nuvens Especiais Algumas nuvens são casos bem especiais, pois não se enquadram nos gêneros descritos anteriormente. Seus processos físicos são diferentes e isto as torna raras de se observar. São elas: Nacaradas: Formam-se entre 20 e 30 quilômetros de altura, provavelmente por processos convectivos muito intensos que conseguiram elevar o vapor d água a tal altura. Tem a aparência de madrepérola; Noctilucentes: Formam-se em latitudes médias na impressionante altura de 80 a 90 quilômetros. São observadas nas primeiras horas da noite, quando o Sol já se pôs e ilumina a nuvem no céu como uma enorme pintura branca e traços coloridos. Sua constituição ainda é um mistério, pois seria improvável que o vapor d água atingisse tal altura; Contrail: Chamados de Trilhas de Condensação, são nuvens que se formam em ar muito estável e frio, com a rápida sublimação ou condensação do vapor d água por um agente mecânico que agita o ar violentamente. Neste caso, o agente mecânico é a esteira de turbulência de uma aeronave; Distrail: Processo inverso, onde o ar está cheio de nebulosidade causado por gotículas suspensas e é agitado violentamente por um agente mecânico. Isto provoca sua mistura com ar mais seco e quente, ocorrendo a evaporação das gotículas. Abre-se uma esteira de ar limpo, como uma fenda de bom tempo.

8 6 Todas as Nuvens... Além dos 10 gêneros de nuvens, a Meteorologia define sua fauna nebulosa em espécies, variedades, suplementares e anexas. Vejamos a etimologia da denominação latina de todas as nuvens existentes, pois algumas delas são importantes para avaliação do estado da atmosfera. Espécies: Nomenclatura por diferenças de propriedades entre os mesmos gêneros: fibratus Fibroso, possuir fibras, filamentos; uncinus Em forma de gancho; spissatus Particípio passado verbo spissare : espesso, condensado; castellanus castellum : castelo, torre, fortificação; floccus Floco, tufo de lã; stratiformis Stratus (estender, espalhar) e forma : aparência; nebulosus Cheio de névoa, enevoado, nebuloso; lenticularis lentícula : pequena lente, lentilha; fractus Particípio passado verbo frangere : quebrar, fraturar, roto; humilis Rente ou próximo ao solo, baixo, pequeno tamanho, humilde; mediocris Médio, permanecer médio; congestus Particípio passado verbo congenere : empilhar, amontoar; calvus Calvo, liso, sem adornos; capillatus capillus : ter cabelo, piloso. Variedades: Nomenclatura atribuída aos gêneros quando há variação visual: intortus Particípio passado verbo intorquere : torcer, girar, torto, envolvido, retorcido; vertebratus Ter vértebras, em forma de vértebras; undulatus Ter ondas, ondulado ( undula : diminutivo de onda); radiatus Verbo radiare : radiado, ter raios; lacunosus Ter buracos ou lacunas, sulcos; duplicatus Verbo duplicare : duplicar, dobrar, repetir; translucidus Transparente, diáfano; perlucidus Deixar passar a luz através de... sem distinção de formas ou contornos nítidos; opacus Sombreado, espesso, obscuro, penumbra. Suplementares e Anexas: Características particulares entre espécies e variedades: incus Bigorna; mamma Seio, sino; virga Ramo, ramificação, haste; praecipitatio Queda, precipitação; arcus Arco, proa (de navio) arcada; tuba Tubo, trumpete; pileus Capacete; cobertura como chapéu; velum Véu, vela, bandeira; pannus Pequena tira ou retalho, como tecido rasgado.

9 TABELA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS GÊNERO ESPÉCIE DESIGNAÇÃO ABREV SÍMBOLO DESIGNAÇÃO ABREVIATURA Cirrus Ci fibratus fib Cirrocumulus Cc uncinus unc Cirrostratus Cs spissatus spi Altocumulus Ac castellanus cas Altostratus As floccus flo Nimbostratus Ns stratiformis str Stratocumulus Sc nebulosus neb Stratus St lenticularis len Cumulus Cu fractus fra Cumulonimbus Cb humilis hum VARIEDADES mediocris congestus calvus capillatus med con cal cap SUPLEMENTARES OU ANEXAS DESIGNAÇÃO ABREVIATURA DESIGNAÇÃO ABREVIATURA intortus in incus inc vertebratus ve mamma mam undulatus un virga vir radiatus ra praecipitatio pra lacunosus la arcus arc duplicatus du tuba tub translucidus tr pileus pil perlucidus pe velum vel opacus op pannus pan NUVENS-MÃE GÊNITO MUTAÇÃO DESIGNAÇÃO ABREVIATURA DESIGNAÇÃO ABREVIATURA cirrocumulogenitus ccgen cirromutatus cumut altocumulogenitus acgen cirrocumulomutatus ccmut altostratogenitus asgen cirrostratomutatus csmut nimbostratogenitus nsgen altocumulomutatus acmut stratocumulogenitus scgen altostratomutatus asmut cumulogenitus cugen nimbostratomutatus nsmut cumulonimbogenitus cbgen stratocumulomutatus scmut stratomutatus stmut cumulomutatus cumut

10 Em geral, todos os gêneros são importantes, mas das espécies, variedades e suplementares, as de interesse são: Cirrus uncinus: Cumulus castellanus: Altocumulus mamma: Nuvem Cirrus em forma de gancho ou rabo-de-galos que identificam o nível de fortes ventos associados à corrente de jato; Grupos de nuvens Cumulus com base nivelada e acentuado desenvolvimento vertical, aparentando uma fortaleza, com torres bem definidas. Identificam fortes convecções e ventos ascendentes; Também conhecido por mammatus, são nuvens Altocumulus que formam protuberâncias que ficam pendentes como seios, na parte inferior da nuvem. Normalmente estão associados ao Cb próximo e a forte turbulência. Ricardo Augusto Felicio [email protected]

11 NUVENS ALTAS Cirrus (Ci) Cirrostratus (Cs) Cirrocumulus (Cc) NUVENS MÉDIAS Altostratus (As) Altocumulus (Ac) NUVENS BAIXAS Nimbostratus (Ns) Stratus (St) Stratocumulus (Sc) Cumulus (Cu) Cumulonimbus (Cb)